流道布置对风冷燃料电池性能影响的研究

风冷燃料电池在无人机上应用具有较大的优势,但其仍然面临着性能低、水热管理复杂等问题。采用数值模拟研究了阴阳极流道顺流、逆流以及交叉流布置方式对风冷燃料电池性能的影响,讨论了各物理量之间的耦合机制。研究发现阴极流道布置对风冷燃料电池关键物理量分布影响显著,受水含量分布不均影响,交叉流布置催化层中电流密度呈现孤立点状分布,相较于顺流流道布置与逆流流道布置,交叉流流道布置具有较好的热管理特性,能够显著提高膜电极中水含量,继而提升风冷燃料电池性能,在0.6 V操作电压下,交叉流流道布置电流密度相比较顺流流道设计提升了约20%,此外研究还发现,环境相对湿度的降低会显著降低风冷燃料电池性能。     

剪切稀化流体中微粒子聚集行为研究

在化工过程、生物工程等领域中,实现颗粒分离至关重要。通过整合微流控技术、高速显微图像采集技术和数字图像处理技术,探究微粒尺寸、通道流量和液相流变特性对微粒聚集的影响规律。结果表明,在剪切稀化流体羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液中,随着通道流量和颗粒粒径增大,微颗粒聚集位置逐渐向剪切速率较高的一侧偏移;随着CMC质量分数增加,聚集位置不断向剪切速率较低的一侧偏移。利用求解的幂律型剪切稀化流体速度和剪切速率方程,结合对微颗粒的受力分析,证明稠度系数越大,聚集位置越偏向剪切速率较低处;剪切稀化特性越强,聚集位置越偏向剪切速率较高处,说明在幂律型剪切稀化流体中的黏度变化是微颗粒发生特殊迁移聚集行为的一个重要原因。     

孔分布对多孔孔板流场和噪声的影响

目前多孔孔板普遍采用均匀布孔结构,广泛用于管路限流降压以及减振降噪,为了进一步提高流动稳定性以及降低流噪声,在保持等效开孔直径不变的前提下,设计了具有不同孔间距、孔数和孔径的非均匀孔分布多孔孔板模型。基于数值计算结果,详细比较了含不同孔板模型管路流场中的速度、压力、回流特性、射流会聚和流动发展等流动特征。采用声学模型计算了孔板的噪声,在中心线以及垂直于流动方向的截面上设置监测点,对比了其频谱特性和总声压级。结果表明,与均匀多孔分布的常规孔板相比,孔间距等差递减、孔板边缘的孔数增多、以及孔径在满足不减少孔数的条件下增大,均能在不影响降压能力的情况下提高流动稳定性和降低板后噪声,且其噪声值分别最大改善了5.62, 6.10和7.00 dB。     

洁净室流场数值模拟的研究进展

对洁净室的应用和发展进行了回顾，分析了洁净室的流场，介绍了数值模拟方面常用的几种模型及国内外在洁净室模拟方面取得的成果，列举了常用的CFD软件，分析了国内研究所存在的问题。     

岩溶水管流场与分散流场示踪识别研究

岩溶管道汇流系统称为管流场；非向心汇流的溶隙流系统称为分散流场。本文通过室内模拟及野外例证，建立了在岩溶区识列管流场与分散流场的方法。     

双热源热压自然通风流场数值模拟研究

本文首先对具有双热源的民用建筑采用CFD技术,在室内余热量不变的条件下,改变双热源间距对热压自然通风流场进行了数值模拟。而后分析了单、双热源所形成的速度场与温度场之间的差别,以及双热源间距对室内流场、温度场及各特征参数的影响,为民用建筑自然通风系统的设计提供了参考。     

渐变型流场对PEMFC传质和性能的影响

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Full Cell,PEMFC)流场板结构对燃料电池性能有着重要的影响。在保证模型尺寸和结构尺寸的前提下,建立了阴极、阳极、阴阳极分别具有渐变型流场的质子交换膜燃料电池三维模型,并用有限控制体法对模型进行了求解。结果表明,在大电流区域,渐变形流场可以提高气体的浓差扩散,从而提高电池的性能,但阴极氧气的传输对电池性能的提高远大于阳极氢气的传输对电池性能的提高。因此,阴阳极均为渐变型流场的电池性能最好;阴极为渐变型流场,阳极为直型流场的电池性能次之;阴极为直型流场,阳极为渐变型流场的电池性能再次;阴阳极均为直型流场的电池性能最差。     

410t/h循环流化床锅炉防磨梁对边壁气固流场影响的数值研究

对410 t/h循环流化床(CFB)锅炉加设多阶防磨梁前、后炉内气固流场分布规律进行数值模拟,研究了加设防磨梁后对炉膛内固相平均浓度、边壁区域固相浓度和轴向速度分布的影响。结果表明:炉内加设防磨梁后,炉膛密相区颗粒平均质量浓度有所下降,而稀相区略有增大;无防磨梁时,四周边壁颗粒浓度分布较为均匀;加设防磨梁明显破坏了边壁颗粒下降流的连续性,且四周边壁颗粒浓度分布规律存在较大差异;2层防磨梁之间边壁下降流颗粒浓度的增加速度远远大于无防磨梁时此区间的增加速度,且最下层防磨梁区间与其他防磨梁区间颗粒浓度分布存在较大差异;无防磨梁时,炉膛后墙颗粒浓度分布与其他边壁存在较大差异;加设防磨梁后,只在后墙出口区域存在明显差异;加设防磨梁后,边壁区域颗粒下降流总体速度随床高降低而减小,与无防磨梁时趋势相反,能明显减轻炉膛中下部磨损较为严重区域的壁面磨损。     

弱刚性叶片双面电解加工流场对工件变形的影响研究

为了分析双面电解加工的流场对弱刚性叶片变形的影响,开展了双面不同加工间隙条件下的流场仿真,结果显示:当工件两侧存在加工间隙差时,流场在工件两侧会产生液压差,引起工件形变。为验证仿真结果,开展了基于应变片的加工变形实验,实测了不同加工间隙差时的工件变形情况,结果表明:随着间隙差值的增大,工件变形量不断增加,这与仿真结果一致。最后,进行了工具往复振动条件下的工件变形实测实验,进一步分析了工具往复振动对工件变形的影响。